2013-07-22 404 0
新技術(shù)助力柴油機節(jié)能減排
柴油發(fā)動機因其具有低轉(zhuǎn)速大扭矩和近乎完美的發(fā)動機性能曲線特點，被廣泛應(yīng)用在各類工程機械設(shè)備上，然而隨著近年全球能源緊張和環(huán)保意識的提高，傳統(tǒng)柴油發(fā)動機的低利用率、高排放和大噪音開始受到行業(yè)及社會的關(guān)注，而為了應(yīng)對新的發(fā)展趨勢，各種針對柴油機節(jié)能減排的新技術(shù)、新產(chǎn)品也相繼孕育而生，例如現(xiàn)在工程機械柴油發(fā)動機上最常見的柴油共軌、電噴和EGR(廢氣再循環(huán))等。
柴油共軌是環(huán)保發(fā)動機中最常見的“標(biāo)志”
柴油共軌在新型高壓泵、發(fā)動機控制單元和各類傳感器的作用下，實現(xiàn)向噴油器提供超高壓力的柴油(壓力可達100MP以上)，同時高壓共軌對噴油器起到液力蓄力的作用。所以帶有高壓共軌的柴油機，比傳統(tǒng)柴油發(fā)動機霧化更好,提供穩(wěn)定壓力的柴油,，以便能更充分的燃燒提升柴油的使用效率。
柴油共軌因其具有保壓儲壓的作用，所以對系統(tǒng)密封要求極其嚴(yán)格，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)壓力泄露將導(dǎo)致發(fā)動機無法工作。
電噴噴油器向燃燒室更精準(zhǔn)噴射
電噴噴油器可在電氣單元的控制下，按照設(shè)定標(biāo)注及時和精準(zhǔn)的向氣缸內(nèi)供油、斷油，實現(xiàn)最佳噴射時間和噴油量的控制。而傳統(tǒng)的噴油器是機械式的，當(dāng)高壓泵供油時即向氣缸噴油、斷開即停止噴油，所以使用電噴會比傳統(tǒng)的噴油器節(jié)省更多的柴油。
電噴噴油器雖然可以精準(zhǔn)的進行柴油噴射，但是與過去的直噴噴油器相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高且對柴油品質(zhì)要求苛刻，而國內(nèi)柴油標(biāo)注相對發(fā)達國家還是比較低，特別是一些小型煉油廠生產(chǎn)出的柴油很難滿足電噴噴油器的要求，因此電噴噴油器在國內(nèi)使用時往往會因柴油而造成早期損壞，另外電子控制方式也增加了故障幾率和維修難度。
EGR系統(tǒng)助力柴油機節(jié)能減排升級
EGR系統(tǒng)(廢氣再循環(huán))是工程機械中常見的一種附加裝置，它可將燃燒后的一部分廢氣再次捕捉，并在冷卻器、電控閥等原件作用下，將第一次燃燒未被完全利用的混合氣體，同新鮮空氣一同送入氣缸內(nèi)再次燃燒，而且由于廢氣中含有大量的CO2，而CO2不能燃燒卻吸收大量的熱，使氣缸中混合氣的燃燒溫度降低，從而減少了氮氧化合物的生成量。提高了燃油利用率的同時極大的降低了有害氣體排放。
因此，柴油發(fā)動機在新技術(shù)的“幫助”下，不但實現(xiàn)了節(jié)省燃油和減少排放的目標(biāo)，而且能符合關(guān)于排放的新標(biāo)準(zhǔn)，被各大主機廠家所認(rèn)可。
“新動力”未來工程機械市場大有可為
在2013首屆CTO論壇上，三一重機研究院院長曹東輝就挖掘機節(jié)能減排技術(shù)的報告中提出“隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源短缺問題日益突出，對能源消耗大戶的挖掘機來說節(jié)能技術(shù)的研究刻不容緩，根據(jù)《中華人民共和國2011年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》統(tǒng)計，工程機械單機排量是轎車的4-8倍，工程機械年燃油消耗總量約為民用轎車(保有量為4962萬臺)的90%。目前，國內(nèi)外主流挖掘機廠商投入了大量的精力到節(jié)能技術(shù)研究上，動力部分包括混合動力、新能源(電動、天然氣動力)”。
目前工程機械常用的混合動力可大致分為：
油電混合(電動回轉(zhuǎn)馬達代替液壓回轉(zhuǎn)馬達)、油液混合(回收儲存液壓能及其它形式能，以供輔助機械動作)及油電液混合三種形式。
混合動力技術(shù)的“世界格局”還是以國外大品牌為主，例如主機企業(yè)中的(歐系)利勃海爾在2013德國寶馬展展出的油電液混合動力概念機樣品;(美系)卡特彼勒于2012年，在位于莫斯維爾的工業(yè)設(shè)計中心發(fā)布了第一款混合動力挖掘機Cat336E H;(日系)小松以面向中國市場銷售的HB205、HB215油電混合動力等，而國內(nèi)的一些從主機廠家像山河智能(002097,股吧)(SWE230S Hybrid )、中聯(lián)重科(000157,股吧)(ZE205E-H1)、三一重工(600031,股吧)(SY215C Hybrid)等，也都早在2010年前后展出了自行研制的混合動力挖掘機新產(chǎn)品(以油電為主)，但國內(nèi)企業(yè)由于受到自身研發(fā)能力和市場環(huán)境的影響，還很難實現(xiàn)批量生產(chǎn)及銷售。
工程機械的新能源方面主要以電動和LNG(液化天然氣)為主。
電驅(qū)動方面是以大型電動馬達取代發(fā)動機驅(qū)動，在大型機械產(chǎn)品使用的比較多，像日立的EX3600(自重360t滿斗斗容21-23立方)、 EX5500(自重550t滿斗斗容27立方)、EX8000(自重800t滿斗斗容40立方)液壓挖掘機采用的都是電驅(qū)動方式。其優(yōu)點是性價比高、無排放，另外可使用與發(fā)動機驅(qū)動的挖掘機通用的液壓系統(tǒng)，以及相同的液壓行走和前端工作裝置，并完全繼承了發(fā)動機式液壓挖掘機的效率高、機動靈活等優(yōu)點，但在中小型工程機械中使用較少。
天然氣發(fā)動機以天然氣(主要成份為甲烷)為動力能源，目前有液化天然氣(LNG)和壓縮天然氣(CNG)兩種供氣方式。LNG在動力性、安全性、續(xù)航能力和維護成本上都優(yōu)于CNG。所以LNG比CNG更適合在挖掘機上使用。
并且天然氣發(fā)動機在使用有幾大優(yōu)點：1.改動小2.使用成本低(與柴油相比可節(jié)省35%-40%)3.用產(chǎn)品噸位范圍廣的特點4.比柴油機故障率低(統(tǒng)計數(shù)據(jù))，維護成本更低5.尾氣比柴油機更清潔。
然而天然氣發(fā)動機也存在著一些問題有待解決例如：1.LNG發(fā)動機與同級別柴油機相比，動力性能上還有差距2.燃料顯示不夠精準(zhǔn)3.不適宜密閉空間的局限性(密閉環(huán)境下?lián)]發(fā)問題)4.天然氣的加注設(shè)備需要特殊設(shè)計，目前LNG還很難實現(xiàn)在工地上的現(xiàn)場加注，這在一定程度上限制了LNG的大范圍推廣使用，但是天然氣作為未來可代替石油的清潔能源之一有著廣闊的應(yīng)用前景，(我國境內(nèi)蘊藏著大量天然氣資源)相信隨著相關(guān)配套技術(shù)的升級和天然氣能源的普及，未來LNG產(chǎn)品將具有廣闊的市場空間和使用空間。
LNG裝載機或?qū)⒁I(lǐng)中國工程機械節(jié)能環(huán)保新時代
以天然氣為動力的重卡或汽車對于很多人來說已經(jīng)并不陌生，而LNG裝載機與重卡、汽車相比有很大的不同，類似重卡這種設(shè)備主要以路面行駛為主，其工作過程載荷相對較為平穩(wěn)，而裝載機工作過程中不但有大量的行走，同時前端的液壓工作裝置還要頻繁的進行各種載重作業(yè)，所以裝載機的負(fù)荷是時刻變化的，特別是使用了大量液壓系統(tǒng)(液壓有波動變化急劇的特點)，因此裝載機要求LNG發(fā)動機要能在最短時間內(nèi)，由高轉(zhuǎn)速向低轉(zhuǎn)速大扭矩的轉(zhuǎn)變，同時還需要根據(jù) LNG的特點進行特殊設(shè)計和考慮，例如氣路的設(shè)計、儲液罐位置的設(shè)計和安全性的設(shè)計等，所以對于生產(chǎn)LNG裝載機的企業(yè)來講有更多的技術(shù)難題需要攻關(guān)。
盡管LNG裝載機現(xiàn)在仍處于相對初級的階段，但目前LNG裝載機能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)和銷售，證明了LNG動力在土方工程機械推廣應(yīng)用的可行性，并且給中國工程機械企業(yè)的自主創(chuàng)新傳遞了一股正能量，例如徐工LNG裝載機在世界上的率先應(yīng)用和率先實現(xiàn)批量銷售，(徐工2011年BICES展會上推出了全球第一臺LNG裝載機，并在2012年實現(xiàn)LW600K-LNG、LW800K-LNG兩款新機型下線和批量銷售)，雷沃重工以可靠、完全、舒適、經(jīng)濟為標(biāo)準(zhǔn)推出的LNG裝載機產(chǎn)品(50系列：FL956F-ETX )。
另外LNG在混凝土機械中也得到了很好的應(yīng)用，中聯(lián)重科、三一重工和中集凌宇還推出了多款技術(shù)成熟的混凝土攪拌車，例如：中聯(lián)重科 ZLJ5256GJB3三橋12F東風(fēng)LNG底盤攪拌車、三一重工SY310 C-6W 3橋10方攪拌車、凌宇攪拌車采用6x4驅(qū)動底盤型號為DFL5250GJBA6可選配10方和12方罐體。
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